题目内容
红枣包装中常使用一种袋装防腐剂,品名为“504双吸剂”,其标签如图所示。同学们对一包久置“504双吸剂”固体样品很好奇,设计实验进行探究。
【提出问题】久置固体的成分是什么?
【查阅资料】铁与氯化铁溶液在常温下发生反应生成氯化亚铁。
【作出猜想】久置固体中可能含有Fe、Fe2O3、CaO、Ca(OH)2和CaCO3。
久置固体中可能含有Ca(OH)2的原因是(用化学方程式表示) 。
【实验探究1】
甲同学的方案:
实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
(1)取少量固体放于试管中,加足量蒸馏水溶解,静置后取上层清液滴加无色酚酞溶液 | 固体溶解时试管外壁发烫,试管底部有不溶物,溶液变红。 | 固体中一定含有 和氢氧化钙。 |
(2)另取少量固体放于试管中,滴加足量的 。 | 固体逐渐消失,有大量无色气体产生,得到浅绿色溶液。 | 固体中一定含有 , 一定不含Fe2O3 |
(3)将步骤(2)中产生的气体通入到澄清的石灰水中 | | 固体中一定含有CaCO3 |
(1)乙同学认为甲同学的实验中不能得出一定含Ca(OH)2的结论,理由是 。
(2)丙同学认为甲同学的实验并不能得出一定不含Fe2O3的结论,理由是 。
【实验探究2】
乙、丙同学设计如下实验方案继续验证:
(1)乙、丙同学实验中又能得出固体样品中一定还含有 。
(2)乙同学经过实验测得上述滤渣C(CaCO3 )的质量为1.0 g,计算滤液A中含氢氧化钙的质量。(写出解题过程)
丙同学经过实验测得上述残留固体中含钙物质的总质量为1.6 g,滤渣B中CaCO3的质量为1.0 g。
【实验结论】综合上述实验及乙、丙同学的数据,久置固体的成分是 。
【作出猜想】CaO+H2O=Ca(OH)2
【实验探究1】CaO 稀盐酸 Fe 澄清的石灰水变浑浊
【实验质疑】(1)氧化钙与水反应生成的氢氧化钙也能使无色酚酞变红,不能确定原固体中是否含有氢氧化钙
(2)氧化铁和盐酸反应生成氯化铁,铁和氯化铁反应生成氯化亚铁,溶液也是浅绿色
【实验探究2】(1)Fe2O3
(2)Ca(OH)2:0.74g
【实验结论】Fe、Fe2O3、CaO、Ca(OH)2、CaCO3
解析试题分析:【作出猜想】因为样品的成分中本身含有氧化钙,而氧化钙容易和空气中的水反应生成氢氧化钙,故久置固体中可能含有Ca(OH)2,反应的化学方程式为CaO+H2O=Ca(OH)2。
【实验探究1】(1)根据实验操作和实验现象分析,“固体溶解时试管外壁发烫”,说明固体溶解放出大量的热,再结合所给的物质,只有生石灰在溶于水时,能与水反应生成熟石灰,同时放出大量的热,故可判断固体中一定含有氧化钙。
(2)根据实验操作和实验现象分析,滴加某物质后,“固体逐渐消失,有大量无色气体产生,得到浅绿色溶液”,说明固体中一定含有Fe,且向其中滴加的是稀盐酸,因为铁能与稀盐酸反应,生成氯化亚铁(浅绿色)和氢气。
(3)根据实验操作和结论分析,由于“固体中一定含有CaCO3”,故步骤(2)中产生的气体中含有二氧化碳,则“将步骤(2)中产生的气体通入到澄清的石灰水中”,可观察到澄清石灰水变浑浊。
【实验质疑】(1)由于氧化钙能与水反应,生成氢氧化钙,故无法确定原固体中是否含有氢氧化钙。
(2)由于氧化铁能和盐酸反应生成氯化铁,而根据题意,铁能和氯化铁反应生成氯化亚铁,故溶液也是浅绿色,所以不一定不含Fe2O3。
【实验探究2】(1)根据实验操作和实验现象分析,滤渣B中加入足量稀盐酸后,溶液变黄色,而稀盐酸能与氧化铁反应,生成氯化铁溶液(黄色),由此可知,固体样品中一定还含有Fe2O3。
(2)根据图示,结合上面的分析可知,滤液A中含有氢氧化钙溶液,向其中加入足量碳酸钠溶液,二者反应生成滤渣C(CaCO3 )和氢氧化钠溶液,故反应的化学方程式为Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+NaOH,根据滤渣C(CaCO3 )的质量,可求出滤液A中含氢氧化钙的质量。
设滤液A中含氢氧化钙的质量为x
Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+NaOH,
74 100
x 1.0g
74:100=x:1.0g
解得,x=0.74g
答:滤液A中含氢氧化钙的质量为0.74g。
【实验结论】
根据题意,结合图示分析,滤渣B为原残留固体中的CaCO3,而经过实验测得上述残留固体中含钙物质的总质量为1.6g,则原残留固体中除了CaCO3外,共有含钙物质0.6g,若0.6g物质均为氧化钙,并设其与足量的水反应生成的氢氧化钙的质量为y,则有
CaO+H2O=Ca(OH)2
56 74
0.6g y
56:74=0.6g:y
解得,y=0.79g
而根据上面的分析可知,滤液A中含氢氧化钙的质量为0.74g,0.74g<0.79g,因此样品中一定还含有氢氧化钙,即原残留固体中的成分是Fe、Fe2O3、CaO、Ca(OH)2、CaCO3。
考点:实验探究物质的组成成分以及含量,常见金属的特性及其应用,酸的化学性质,盐的化学性质,根据化学反应方程式的计算
点评:对于验证型实验探究,要熟记物质的性质或变化规律,根据给出的实验设计方案,进行实验、分析和探究,并通过观察、记录和分析的实验现象,来验证该物质的性质或变化规律等;在研究物质组成时,通过定性的探究实验不能确定某组成成分时,可通过定量研究加以判断;定量研究时,质量守恒思想是进行推断的根本依据。